Servopers Basiskennis voor beginners

In de stempelindustrie is een nieuwe generatie persen ontstaan die de beperkingen van traditionele mechanische persen aanpakt.

De oplossing ligt in het gebruik van servomotoren als directe krachtbronnen voor persen, wat resulteert in een zeer nauwkeurige en eenvoudig te besturen schuifbeweging.

De servopers biedt verschillende voordelen zoals gecontroleerde schuifsnelheid, veelzijdigheid, energie-efficiëntie en milieuvriendelijkheid. Het wordt beschouwd als de derde generatie stempel en de huidige trend in de ontwikkeling van de stempelindustrie.

De programmeerbare besturingsmogelijkheden van de servomotor maken geavanceerde precisiebesturing mogelijk, waaronder het regelen van de positie van de persschuif.

Servoponsen worden gebruikt in productielijnen zoals trekken, blanking, buigen, koud smeden, embossing en matrijstesten.

De AC-servomotoraandrijftechnologie is een onderzoeksfocus in geavanceerde smeedapparatuur en een nieuwe ontwikkelingsrichting voor internationale persen.

De AC-servopers biedt verschillende voordelen, waaronder een hoge productiviteit, flexibiliteit, precisie, energiezuinigheid en milieuduurzaamheid. smeedmachine ontwikkeling van hulpmiddelen.

Naarmate industrieën zoals ijzer en staal, non-ferrometallurgie, lucht- en ruimtevaart, hogesnelheidstreinen, scheepvaart, kernenergie, windenergie en defensie vragen om onderdelen met hogere prestaties, groeit de behoefte aan geavanceerde stempelapparatuur.

Mechanische persen hebben beperkingen zoals een vaste slag, moeilijk druk te regelen en slecht aanpasbaar aan processen vanwege de vaste bewegingskarakteristieken van de schuif.

De servopers pakt deze uitdagingen aan door een flexibele pers te bieden die voldoet aan de hoge eisen van moderne industrieën.

Wat is servopers?

Servo verwijst naar een feedbackcontrolesysteem voor mechanische verplaatsing en versnelling, waarvan de belangrijkste functie is om de ingangsverplaatsing of hoekverplaatsing nauwkeurig te volgen met de mechanische uitgangsverplaatsing. Servo-stempeltechnologie verwijst naar een feedbackbesturingssysteem/volgsysteem dat wordt gebruikt om het stempelproces nauwkeurig te volgen.

Een servopers is een type pers dat wordt aangedreven en bestuurd door een servomotor. De servomotor drijft het excentrische tandwiel aan, waardoor de schuif kan bewegen.

Met behulp van geavanceerde elektrificatiebesturing kan de servopers worden geprogrammeerd om de slag, snelheid en druk van de slider nauwkeurig te regelen. Hierdoor kan de nominale tonnage van de pers worden bereikt bij lage snelheden.

Structuur van AC servopers

De structuur van een AC-servopers bestaat uit een hoofdaandrijfsysteem, een actuator en een hulpmechanisme. Het hoofdaandrijfsysteem brengt energie over van de servomotor naar de actuator en kan worden bereikt via verschillende transmissiemodi zoals tandwieloverbrenging, riemoverbrenging, schroeftransmissie, of hydraulische transmissie.

De actuator drijft de heen en weer gaande beweging van de schuif aan om het smeedproces te voltooien en kan de vorm aannemen van een slinger-schuifmechanisme of een slinger-wigmechanisme.

Het hulpmechanisme verhoogt de betrouwbaarheid van de AC-servopers en breidt de procestoepassingen uit, met gemeenschappelijke componenten zoals balanscilinders, remmen, opvijzelapparaten en positiedetectieapparaten.

Het hoofdaandrijfsysteem van de servopers kan worden onderverdeeld in twee typen op basis van de aandrijfmodus van de servomotor: directe aandrijving en aandrijving met een reductor. Directe aandrijving maakt gebruik van een servomotor met lage snelheid en hoog koppel die rechtstreeks is aangesloten op de actuator, wat resulteert in een eenvoudige structuur, een hoge transmissie-efficiëntie en een laag geluidsniveau.

Het beperkte koppel beperkt het gebruik echter tot servopersen met een klein tonnage.

Het veelgebruikte hoofdaandrijfsysteem in commerciële servopersen maakt gebruik van een vertragingsmechanisme en een krachttoenemend mechanisme, die drie verschillende transmissiestructuren kunnen hebben: verbindingsstang van de motorvertragingsslinger, elleboogstang van de motorvertragingsslinger en elleboogstang van de motorvertragingsschroef.

Deze benadering maakt het mogelijk om met een servomotor met hoge snelheid en laag koppel persen met een groot tonnage aan te drijven, waardoor dit de huidige trend is in de ontwikkeling van servopersen.

Tabel 1 Vergelijking van projectparameters

Voordelen van servopersen

Verbeterde beat

Zoals te zien is in tabel 1, ligt het aantal slagen per minuut (SPM) van de hogesnelheidslijn met dubbele armtransmissie tussen de 10 en 15 slagen per minuut (SPM). Door een servopers te gebruiken, kan de slag van de hogesnelheidslijn worden verhoogd tot maximaal 18 SPM.

Instelbare curve

Zoals geïllustreerd in Figuur 1, kan de servopers verschillende curven instellen, afhankelijk van de specifieke situatie.

Fig. 1 Servopers kan verschillende curven instellen

Energiebesparing

Figuur 2 toont de energiestroom tijdens de versnellings- en vertragingsfasen.

Fig. 2 Stroomrichting van servomotor tijdens bedrijf

Tekensnelheid verlagen

Zoals weergegeven in figuur 3, vermindert de lage treksnelheid de impact op de matrijs, wat leidt tot een langere levensduur en lagere matrijskosten.

Fig. 3 Schematisch diagram van tekensnelheid

Kleinere voetafdruk

Het verkleinen van de apparatuur kan de investering in de fabriek, infrastructuur en andere faciliteiten verlagen. Zoals te zien is in Figuur 4, met de pers met vier opeenvolgende persen als voorbeeld, bestaat een traditionele productielijn voor mechanische persen uit een multi-link pers en drie excentrische persen, waarvoor een funderingslengte van ongeveer 25 meter nodig is. Ter vergelijking: een productielijn bestaande uit vier servopersen zou slechts een funderingslengte van ongeveer 16 meter nodig hebben.

Fig. 4 Vergelijking tussen traditionele mechanische pers en servopers

De productie-efficiëntie verbeteren

De slaglengte kan worden ingesteld op het minimum dat nodig is voor de productie en de juiste vormsnelheid voor de verwerkingsinhoud kan worden behouden.

1) Volledige slagmodus → De precisie van het onderste dode punt kan ± 0,02 mm bereiken.

2) Halve slagmodus (slingermodus) → De nauwkeurigheid van het onderste dode punt kan ± 0,02 mm bereiken, waardoor SPM wordt verbeterd.

3) Modus Achteruit → Nauwkeurigheid onderste dode punt tot ± 001 mm.

De productkwaliteit is hoog

De feedbackregeling met gesloten regelkring garandeert de nauwkeurigheid van het onderste dode punt, waardoor de vorming van bramen in het product wordt beperkt en het ontstaan van defecte producten wordt voorkomen.

Servo unieke functie voor automatische correctie van de matrijshoogte:

De positieverandering van de schuif kan worden gemeten en gecorrigeerd tot ±0,01 mm van de vooraf ingestelde waarde met behulp van een lineair rooster schaalverdeling in elke slag, waardoor een hoge mate van nauwkeurigheid in het onderste dode punt wordt gegarandeerd.

Positie lineaire liniaal ↓

Het servo dode punt heeft een automatische correctiefunctie die de nauwkeurigheid van het dode punt op ±0,01 mm houdt, zelfs na langdurige productie, waardoor een hoge productopbrengst wordt gegarandeerd.

Laag geluidsniveau en lange levensduur

De modus met weinig ruis, die de contactsnelheid tussen de schuifregelaar en de plaatmetaalvermindert het geluidsniveau aanzienlijk in vergelijking met een traditionele mechanische pers.

Bovendien ondervindt de matrijs minimale trillingen, wat leidt tot een langere levensduur.

Controleerbaarheid van schuifbeweging

Gebruikers kunnen deze functie gebruiken om een aangepaste schuifbewegingsmodus te maken die geschikt is voor hun verwerkingstechnologie en zo de nauwkeurigheid en stabiliteit van de producten verbeteren.

Dit leidt tot een langere levensduur van de matrijs en een hogere productiviteit, maar ook tot stiller blanking en de mogelijkheid om een breder scala aan materialen te verwerken, waaronder magnesiumlegeringen.

De servopers kan worden gebruikt voor processen zoals blanking, strekken, reliëfdruk en buigen, en kan prestatiecurves leveren voor verschillende materialen. De mogelijkheid om de schuif te pauzeren terwijl de druk behouden blijft, verbetert de kwaliteit van het gevormde werkstuk.

Energiebesparing en milieubescherming

De energieverslindende onderdelen van de traditionele mechanische pers, zoals het vliegwiel en de koppeling, zijn geëlimineerd, wat resulteert in minder aandrijfonderdelen en een vereenvoudigde mechanische transmissiestructuur.

Er is minder smeerolie nodig en de slag is regelbaar. Het lagere motorverbruik leidt tot een aanzienlijke verlaging van de bedrijfskosten.

Praktische toepassing

De servopons wordt voornamelijk gebruikt in productieprocessen zoals trekken, blanking, buigen, koud smeden, reliëfdruk en matrijstesten.

Dankzij het gebruik van PLC-besturingDankzij de digitale technologie en feedbackbesturingsmethoden biedt de servopons een geavanceerde precisiebesturing. Dit omvat de mogelijkheid om de positie van de persschuif te regelen.

Dankzij het monitoringsysteem en de compensatieregeling kan de positie van de slider worden geregeld met een nauwkeurigheid van ±0,01 mm. De bewegingsmodus kan worden geprogrammeerd, waardoor de snelheid en het traject van de slider kunnen worden geregeld.

Dit vermindert de stanssnelheid, het lawaai en de trillingen, waardoor de werkomgeving bij het stansen verbetert en de levensduur van de matrijs wordt verlengd.

Bovendien kan de uitvoerkracht van de schuifregelaar geregeld worden met een precisie van ±1,6% van de maximale uitvoerkracht. Dit maakt het mogelijk om grote panelen te maken met behulp van hoge-sterkte staal en aluminiumlegering platen in de auto-industrie.

Moeilijk te vormen materialen zoals magnesiumlegering, aluminiumlegering en titaniumlegering kunnen gemakkelijker worden gevormd door de combinatie van matrijsontwerp en perifere systeembesturing.

Schakelbare servostructuur

Krukas servostructuur met directe aandrijving

Afbeelding 5 toont de Schuler pers met dubbele servo-bodemaandrijving en meerdere stations.

Fig. 5 Schuler dubbele servo bodemaandrijving pers

De pers met dubbele servobodemaandrijving wordt aangedreven door twee afzonderlijke groepen servomotoren, één aan de linkerkant en één aan de rechterkant. Deze motoren drijven de vier geleidekolommen aan elke kant aan, waardoor het schuifblok kan bewegen.

Dankzij de onafhankelijke transmissiemechanismen aan zowel de linker- als de rechterkant kan de tafel aan beide kanten grote afmetingen hebben, waardoor hij geschikt is voor grote tafels en persen met een hoge tonnage, zoals getoond in Figuur 6.

Fig. 6 Pers met meerdere stations met dubbele servo

De dubbele servo bodemaandrijvingspers maakt gebruik van de nauwkeurige besturing van twee groepen servomotoren om een synchrone beweging van de schuifbalk aan zowel de linker- als de rechterkant te bereiken.

In het geval van een excentrische belasting op de schuif kan het parallellisme van de schuif worden aangepast via elektrische bediening, waardoor deze flexibeler is en beter kan worden aangepast aan de eisen van de gebruiker.

Vergeleken met gewone persen heeft de pers met bodemaandrijving een betere excentrische belastbaarheid en nauwkeurigheid. Terwijl hij nog steeds voldoet aan de nauwkeurigheidseisen, biedt hij een betere weerstand tegen excentrische belastingen en een groter gebied voor de toepassing van excentrische belastingen.

Ontwikkelingstrend

Nu de concurrentie in de productie-industrie steeds heviger wordt, is er een groeiende vraag naar servopersen om producten met hoge precisie en hoge kwaliteit efficiënt te produceren.

De servopers biedt verschillende voordelen, waaronder compounding, hoge efficiëntie, precisie, flexibiliteit, laag geluidsniveau, energiezuinigheid en milieuduurzaamheid, wat aansluit bij de toekomstige trend in de ontwikkeling van smeedmachines.

De servopers heeft de mogelijkheid om de slag en vormsnelheid aan te passen aan verschillende productievereisten, waardoor de nauwkeurigheid van het onderste dode punt wordt gegarandeerd en het optreden van productbramen wordt verminderd. Bovendien verbetert de kleine matrijzertrilling de levensduur van de matrijs.

Het ontwerp van de servopers wijkt af van traditionele mechanische persen, omdat het vliegwiel, de koppeling en de rem wegvallen, waardoor de bedrijfskosten van de machine afnemen.

Servopersen zullen een steeds belangrijkere rol spelen in belangrijke productiesectoren zoals elektronica en auto's, maar ook in andere gebieden van precisiefabricage.

Een servopers kiezen

Ten eerste hangt het af van de vereiste nauwkeurigheid van de servopers.

Nauwkeurigheid verwijst naar de mate van nauwkeurigheid waarbij de druk en positie het gespecificeerde punt bereiken om te stoppen. Dit is gerelateerd aan de resolutie van de driver, de resolutie van de druktransmitter, de nauwkeurigheid van de servomotor en de reactiesnelheid van de apparatuur.

Met de volwassen en geïntegreerde besturing van de servomotor en de driver wordt de herhaalnauwkeurigheid van de servopers steeds hoger en wordt het toepassingsgebied steeds breder.

Als een hoge nauwkeurigheid vereist is voor de servopers, moet bij de keuze de nadruk liggen op de configuratie.

Ten tweede hangt het af van de structuur van de servopers.

Over het algemeen is de structuur van de servopers die door fabrikanten wordt geproduceerd niet enkelvoudig. De meest voorkomende structuren zijn vierkoloms-, eenkoloms-, boog-, horizontale en frameconstructies.

De structuur met vier kolommen is economisch en praktisch, terwijl de structuren met één kolom en een boog vooral ontworpen zijn voor eenvoudige bediening.

De horizontale structuur wordt meestal gebruikt voor langere producten en de frame structuur heeft het voordeel dat het een grotere tonnage inneemt.

Daarom moet de keuze van de structuur gebaseerd zijn op de grootte en structuur van het product.

De functies van de servopers omvatten smeden, stempelen, assemblage, montage, persen, vormen, flensen ondiep trekken.

Verschillende functies hebben verschillende structurele verschillen, dus het is noodzakelijk om de juiste servopers te kiezen op basis van de eisen van het productproces.

Conclusie

De stempelindustrie staat op het punt om belangrijke veranderingen door te maken met de opkomst van de servopons, een product dat het concurrentievermogen van stempelbedrijven enorm belooft te verbeteren en de ontwikkeling van verschillende stempelindustrieën positief zal beïnvloeden.

Ondanks de potentiële voordelen blijft de technologie echter duur en onstabiel omdat de meeste fabrikanten de kerntechnologie van servostans nog niet volledig onder de knie hebben.

Als gevolg daarvan is het moeilijk voor laagwaardige stansbedrijven om te investeren in dure servopersen, vooral tijdens de huidige economische vertraging en de verminderde voordelen van de auto-industrie.

Toch wordt verwacht dat met de verwachte verbetering van de economie in de toekomst, de marktvraag naar servopersen enorm zal zijn, en toonaangevende fabrikanten zullen naar verwachting kosteneffectieve en stabiele servopersen ontwikkelen in de komende 5-10 jaar om het algehele concurrentievermogen van stansbedrijven te stimuleren.

Het gebruik van een AC-servomotor voor de aandrijving van een pers kan de flexibiliteit, intelligentie en operationele kenmerken van de apparatuur aanzienlijk verbeteren. vormapparatuur.

Naarmate verwante technologieën zich ontwikkelen en de concurrentie met geïmporteerde producten toeneemt, wordt verwacht dat de marktprijs van servotechnologie snel zal dalen, wat zal leiden tot een bredere toepassing op het gebied van vormapparatuur.